钢抱箍支撑系统在高桩码头施工中的应用

钢抱箍支撑系统在高桩码头施工中的应用

黄芳

天津兴港航建设工程有限公司

摘要：高桩码头具有自重轻、泊稳条件好、易于靠泊、对淤泥超深适应性好等优点，广泛应用于各个港口码头。钢桩码头下部结构由钢管桩或PHC桩组成，施工上部结构时，横梁施工支撑系统尤为重要，是码头施工特有的施工工艺，本文通过一个工程案例，介绍了钢抱箍支撑系统在高桩码头中的应用。可为类似工程项目提供参考。

关键词：高桩码头 钢抱箍 支撑系统 横梁施工

1 工程背景

工程位于海外某港口项目，本项目为2个3.5万吨级码头，平面布置形式为顺岸式布置，2个泊位总长度为440m，码头宽度为20m。码头通过3座引桥与后方陆域连接1#、3#引桥宽为10.5m，长约36m。码头主体采用高桩梁板结构形式，桩基采用Φ800钢管桩，排架间距7m，每榀排架设2根直桩和2对斜桩。上部结构为现浇上、下横梁，预制纵向梁系，叠合面板的结构型式。

码头现浇横梁共计66榀，每榀横梁长20m，下横梁宽1.5m，高1m，前沿设靠船构件。为本项目施工的关键，其施工质量、进度对3.5万吨级泊位码头施工至关重要。本文旨在介绍钢抱箍支撑系统的应用过程。

2 几种横梁施工底部支撑系统对比

横梁支撑系统是码头施工区别于其他项目施工的关键工序，目前常用的几种支撑系统主要有三种：直接在钢管桩上焊接牛腿板、采用钢筋反吊于钢管桩上、钢抱箍抱在钢管桩上，其优缺点对比详见表1。

表1横梁支撑系统对比表

通过对比，钢抱箍支撑系统较为安全可靠、经济合理，因潮水对其施工影响较大，在施工中，可以采取一定措施，降低潮水影响，提高作业效率，从而使钢抱箍支撑系统能够广泛应用，本文主要介绍其施工应用。

3 钢抱箍支撑系统工艺流程

钢抱箍支撑系统，采用钢抱箍夹抱于钢管桩合适位置加固后，然后同排架钢管桩间采用型钢铺设于抱箍耳朵上，然后横向采用木方铺设，木方上部采用竹胶板满铺，从而形成横梁底部支撑系统。详见图1 钢抱箍支撑系统示意图。

工艺流程如下：设计钢抱箍并加工----夹桩木制作、安装(临时平台)----采用吊车、木筏初步完成抱箍安装----利用夹桩木平台进行抱箍调平----横梁施工----放松抱箍，使底部支撑系统下落----抱箍集中取出。

图1钢抱箍支撑系统示意图

3 施工应用

（1）设计钢抱箍并加工

钢抱箍由两片近半圆弧钢板、钢耳朵和加劲钢板、对拉螺杆等组成，总高度500mm，钢耳朵（采用30H型钢）长500mm，抱箍钢板厚度20mm，在其内侧粘贴5mm橡胶板，用于增加抱箍与钢管桩的摩擦力同时能有有效保护钢管桩防腐涂层。其原理是：通过对拉螺栓将钢抱箍与桩身夹紧，利用钢抱箍与钢管桩表面之间的摩擦力来承受施工竖向荷载(主要是钢筋混凝土自重和抱箍系统自重)的作用。详见“图2 钢抱箍加工图”。

图2 钢抱箍加工图

支撑力核算如下：

1）摩擦力计算

单片钢抱箍的摩擦力计算如下：

根据力的平衡原理可知：

∫π0qr dθsinθ=2N

qr ∫π0sinθdθ=2N

-qr cosθ│π0 =2N

q=N/r

∴单片钢抱箍的摩擦力F单=fqπr= f（N/r）πr= fπN

整个钢抱箍的摩擦力F=2F单=2fπN

其中：

q — 钢抱箍对管桩壁的线性荷载；

r — 管桩半径；

f — 钢抱箍与管桩表面的摩擦系数，一般取0.3，可用摩擦角法测得；

N — 螺栓内力，N =(π/4)d2×0.8×σ钢 ，d为螺栓直径，σ钢为螺栓允许拉应力。

2）实际承载能力

在理想状态下，钢抱箍的承载能力只与摩擦系数、螺栓的大小及数量有关，而与钢抱箍和桩身表面的接触面积大小无关。本工程用钢抱箍计算：

钢抱箍圆弧钢板宽度为500mm，两端均采用4Φ24螺栓加固。

摩擦力理论值F理 = 2fπN

其中f = 0.3，σ钢 = 1. 7×105 KN/m2(已考虑安全系数)

N=4×(π/4)×0.0242×0.8×1.7×105=246.1KN

故F理 = 2×0.3×π×246.1=463.9KN

底模承受静压力主要为下横梁混凝土、钢筋、底模支撑横梁和靠船构件等，总压力为

F=（（1.5×1×20+3）×2400×10+37.3×24×2×10）/1000=809KN

采用3个抱箍，3F理＞F，可满足要求。

（2）夹桩木制作、安装（临时平台）、钢抱箍安装

钢管桩切桩完成后，为便于钢抱箍安装操作，同时提高作业效率，有效利用潮水，首先制作夹桩木做临时平台，然后，采用人站在木筏上将钢抱箍初步安装，最后工人在临时夹桩木平台上对钢抱箍进行精平后加固。

采用木方（75×125mm）制作夹桩木，用丝杆对拉夹加固在钢管桩上，作为抱箍调整的站立平台。夹桩木操作详见图3 夹桩木示意图及施工图。

图3夹桩木示意图及施工图

（3）钢抱箍精平加固

根据标高推算出钢抱箍安装标高距离钢管桩顶部距离，潮水合适时，工人站在夹桩木上，采用米尺量测，对钢抱箍进行精平，加固，减少吊装设备和测量仪器使用，大大提高作业效率。

（4）钢抱箍支撑系统拆除

码头施工中，下横梁底标高一般较低，需乘潮作业，为了提高作业效率，需采取措施，降低潮水影响，有效利用可作业时间。

1）用钢丝绳将抱箍上铺设的支撑横梁（型钢）捆住，利用手拉葫芦将其固定在横梁钢筋上，根据横梁结构形式，对称选取4处，采用4个手拉葫芦吊挂。

2）用卡环将钢丝绳穿在预先打好孔的抱箍耳朵上，然后将钢丝绳固定在横梁钢筋上，每榀横梁共计3组抱箍，共需要6根钢丝绳；

3）检查钢丝绳固定可靠后，用氧气乙炔割断固定钢抱箍的固定螺栓，受重力影响抱箍向横梁两侧分开，通过钢丝绳吊挂在横梁钢筋上。

4）松动固定工字钢的手拉葫芦，使支撑横梁下沉脱离下横梁底面；

5）拆除木方格栅和横梁底模板，待吊车空闲时将抱箍、H型钢集中吊至陆地，完成底模系统拆除；

4 结束语

本文以一个工程实例，详细介绍了钢抱箍支撑系统在高桩码头桩基施工中的应用。经实践证明，钢抱箍支撑系统可普遍用于钢管桩、PHC桩等管桩桩基的上部结构施工支撑平台，其施工简便，安全可靠，施工材料可周转使用，经济效益明显，且能有效缩短工期。在高桩码头施工中广泛应用，为同类工程提供了有益的参考。

参考文献：

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